Protocole GDH.2

Quando a primeira MMC foi desenvolvida, eram bastante utilizados como elemento sensor os probes rígidos. Este dispositivo era um apalpador mecânico unidirecional, e para cada mudança de direção de medição necessitava-se da mudança de posicionamento do sensor e um novo referenciamento, que resultava em uma fonte de incerteza muito grande e uma redução na velocidade de resposta da MMC, principalmente como no caso da medição de diâmetros, esferas, entre outros. O referido sensor era acoplado em componentes móveis das máquinas e exigiam forças do operador para conduzi-lo até um determinado ponto de medição. Neste ponto específico, o operador pressionava um botão ou uma chave-de-pé para armazenar a leitura da escala da Máquina de Medição por Coordenadas (Cauchick-Miguel e King, 1997).

Foi diante da necessidade de medir dutos nos motores que equipavam o Concorde que o engenheiro da Rolls Royce, Sr. David McMurtry inventou o sensor de toque eletrônico multidirecional. Batizado de TP1 (Touch Probe 1), o sensor inventado por McMurtry revolucionou o uso da MMC, e com ele foi possível realizar medições mais complexas com exatidão e um tempo muito menor do que o necessário pelos sistemas anteriores (Nóbrega, 2011). A Figura 2.8 ilustra o primeiro TTP (Touch

Figura 2.8 – Primeiro sensor TTP 3D patenteado por McMurtry

Após negociação da patente do sensor supracitado com a Rolls-Royce, o Sr. David fundou a Renishaw, atual líder mundial na fabricação e comercialização de tais equipamentos. Paralelamente, vários fabricantes surgiram, porém, com o princípio de funcionamento patenteado, diferentes tecnologias precisavam ser desenvolvidas (Coelho e Guerra, 2006).

Independentemente da tecnologia a ser utilizada, o sensor de medição é o dispositivo responsável pela identificação do ponto a ser considerado. Quando acionado o sensor envia uma informação ao controle da MMC para que o mesmo capture os valores registrados nos indicadores de deslocamento individuais de cada eixo e os considere como as coordenadas X, Y e Z do ponto que gerou o acionamento do sensor de medição, ou seja, o TTP se baseia na geração ou interrupção de um sinal elétrico, o

trigger, no momento do contato entre o apalpador e a peça a ser inspecionada.

Uma particularidade a ser considerada para este tipo de sensor é que o sinal de

gatilho não é gerado assim que o apalpador entra em contato com a peça, ocasionando o

efeito conhecido na literatura como: pré-deslocamento ou pré travel. Este fenômeno pode ser observado na Figura 2.9. De acordo com Shen e Moon (1996), no momento em que TTP toca na peça, o mesmo irá continuar o seu movimento, até que ocorra uma deflexão mínima da haste necessária para ativar o elemento sensor do apalpador. Alguns autores denominam este fato de folga de percurso.

Figura 2.9 – Posição ideal de contato versus posição de geração do sinal Trigger (Nóbrega, 2011)

Existem basicamente três configurações distintas de sensor Touch Trigger que são utilizadas pelos diversos fabricantes de apalpadores, para gerar o sinal que indica o contato sensor-peça. São elas: Contato Elétrico, conhecido na literatura por Kinematic

Contact, Extensômetros ou Strain Gauges e por fim, efeito Piezoelétrico.

O sensor TTP trabalha com a configuração Kinematic Contact, que altera sua condição de acordo com a força aplicada ao ponto de contato (ponto de medição), convertendo um evento mecânico em um sinal elétrico. É importante destacar que a esfera localizada na ponta da haste, elemento que entra em contato com o objeto a ser medido, é geralmente feita de rubi, uma vez que este material é bastante rígido e resistente ao desgaste (Bosch, 1995).

A construção do sensor de medição é composta de duas partes, uma fixa e uma móvel, sendo a parte mais importante do sensor o conjunto de três atuadores formados por um par de mancais e um contato entre eles, disposto a 120º entre si e montados entre a parte móvel e a fixa. A disposição de 120º é responsável por um efeito conhecido como Trilobular. Existe ainda outro componente muito importante que é a mola de sujeição, responsável por manter a parte móvel e a fixa em contato quando o sensor estiver em seu estado de repouso. A configuração descrita está ilustrada na Figura 2.10.

Figura 2.10 – Esquema mecânico do sensor Touch Trigger (Nóbrega, 2011)

Os atuadores tem a função de conduzir o sinal elétrico durante seu estado inicial e interromper este sinal quando acionado, funcionando como uma chave normalmente fechada (NF). A Figura 2.11 ilustra um apalpador do tipo Touch Trigger desenvolvido por Nóbrega (2011) destacando o esquema elétrico deste sensor.

Figura 2.11 – Esquema elétrico do sensor Touch Trigger

A mola de sujeição atua como um gatilho do sistema e, assim que o momento sobre a parte móvel Mm – Equação 2.1 for maior que o momento da mola sobre o

conjunto móvel Mm’ – Equação 2.2, o sistema de atuadores elétricos se separa e

interrompe a corrente elétrica do sensor. Por conta desta relação, é a mola que regula o momento de disparo do sensor (Nóbrega, 2011). A Figura 2.12 representa as forças citadas anteriormente, em que:

 Fs – Força da mola sobre o conjunto móvel;

 Fc – Força exercida pelo sensor sobre a peça (resultante do movimento relativo

entre eles).

 L – Comprimento da haste do sensor;

 R – Comprimento do raio representado na Figura 2.12.

= � . (2.1)

′ = . (2.2)

Figura 2.12 – Balanço de forças do sensor TTP (Estado de repouso)

Quando o sensor é movimentado em direção à peça, o valor de Fc aumenta.

Como L, R e Fs são constantes, de acordo com as Equações 2.1 e 2.2, após um

determinado deslocamento o valor de Mm fica maior que Mm’, ocasionando a abertura

dos contatos e o disparo do sensor (Bueno, 2009). A Figura 2.13 ilustra o sensor atuando, interrompendo o circuito elétrico. Segundo Reid (1995), o sinal de gatilho deste tipo de sensor não apenas ocorre quando um dos contatos elétricos é totalmente interrompido, mas já tem início pela alteração da resistência do contato.

Como os atuadores estão dispostos a 120º entre si, a ação pode ocorrer quando

Fc for aplicada em qualquer uma das direções radiais do sensor. Esta capacidade aliada

à repetitividade de atuação da mola é que conferem ao sensor multidirecional a exatidão e flexibilidade necessária para uma MMC (Bueno, 2009).

Figura 2.13 – Sensor TTP atuado (Mm > Mm’)